(57)【要約】【課題】  消化ガスからシロキサン化合物の除去とメタン濃縮とを、長期間安定して行うことができる消化ガスの精製装置と方法と提供する。【解決手段】  シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が、シロキサン化合物除去部５と、その下流側にメタン濃縮部７とを有する消化ガスの精製装置としたものであり、前記メタン濃縮部７が、二酸化炭素吸着剤を充填した複数の充填層８を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段１０，１１，１２を有する圧力スウィング吸着装置を備え、前記シロキサン化合物除去部５が、シロキサン化合物吸着剤を充填した充填層６、又は、該充填層を複数備え、交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング又は熱スウィング吸着装置を備えることができ、前記メタン濃縮部の再生処理により発生するガスを、シロキサン吸着剤の再生の際のパージガスとして使用できる。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が、シロキサン化合物除去部と、その下流側にメタン濃縮部とを有することを特徴とする消化ガスの精製装置。
【請求項２】
前記メタン濃縮部が、二酸化炭素吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置を備えることを特徴とする請求項１記載の消化ガスの精製装置。
【請求項３】
前記シロキサン化合物除去部が、シロキサン化合物吸着剤を充填した充填層を有する吸着装置を備えるか、又は、前記吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置及び／又は熱スウィング吸着装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の消化ガスの精製装置。
【請求項４】
シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が、上流側に設置されたシロキサン化合物を除去するシロキサン化合物吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置及び／又は熱スウィング吸着装置と、下流側に設置された消化ガス中のメタンを濃縮する二酸化炭素吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置とを備え、前記二酸化炭素吸着剤の再生時に発生する二酸化炭素を主成分とする排気ガスを、シロキサン吸着剤再生用のパージガスとして利用するためのパージ管を備えたことを特徴とする消化ガスの精製装置。
【請求項５】
シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が、消化ガス中のメタンを濃縮する二酸化炭素吸着剤を充填した充填層と、該充填層の上流側に設けたシロキサン化合物を除去するシロキサン吸着剤を充填した充填層を、同一の塔内に充填させた充填塔を複数有し、該充填塔内の吸着剤を充填塔ごとに交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置を備えたことを特徴とする消化ガスの精製装置。
【請求項６】
シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製方法において、前記消化ガスから、予めシロキサン化合物の除去を行った後にメタン濃縮を行うことを特徴とする消化ガスの精製方法。
【請求項７】
前記メタン濃縮は、吸着剤を用いた圧力スウィング吸着方式で二酸化炭素を吸着除去して行うことを特徴とする請求項６記載の消化ガスの精製方法。
【請求項８】
前記シロキサン化合物の除去は、吸着剤による吸着除去で行うか、又は、吸着剤を用いた圧力スウィング吸着方式及び／又は熱スウィング吸着方式で行うことを特徴とする請求項６又は７記載の消化ガスの精製方法。
【請求項９】
シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製方法において、前記消化ガスから、予めシロキサン化合物の除去を吸着剤を用いて圧力スウィング吸着方式及び／又は熱スウィング吸着方式で行った後に、二酸化炭素を除去するメタン濃縮を吸着剤を用いて圧力スウィング吸着方式で行うと共に、メタン濃縮用の吸着剤の再生時に発生する二酸化炭素を主成分とする排気ガスを、シロキサン化合物を吸着した吸着剤の再生用のパージガスとして利用することを特徴とする消化ガスの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消化ガスの精製装置及びその方法に係り、より詳しくは、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物を嫌気性発酵させたときに発生するシロキサン化合物を含む消化ガスからシロキサン化合物を除去すると共に、二酸化炭素を分離してメタンを濃縮し、天然ガス相当もしくはそれに近いメタン濃度を有する、燃料としての利用価値の高いガスを精製するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物が嫌気性発酵して発生する消化ガスは、可燃成分であるメタンを含むため、近年、燃料としての利用価値が見直されており、このガスを、ガスエンジンやガスタービン、燃料電池といった発電設備に供給して電力を得る方法の開発が活発に進められている。
消化ガスは、ガスエンジンやボイラ燃料として利用する場合、脱硫後のガスをそのまま利用することも不可能ではないが、消化ガスに多量に含まれる二酸化炭素を分離除去して高濃度のメタンガスとすることが、エネルギー効率や貯蔵・輸送などの取り扱いの面で望ましい。
【０００３】
消化ガス中の二酸化炭素を分離除去してメタンを濃縮する方法としては、水やアルカリ性の洗浄液、エタノールアミン水溶液等の特殊な吸収液を用いた湿式吸収法、活性炭、ゼオライト、金属錯体などを吸着剤として用いた乾式吸着法などが行われてきた。消化ガス中には、二酸化炭素が４０％程度と多量に含まれているため、上記二酸化炭素除去法の多くは、現位置で二酸化炭素吸収剤や吸着剤を再生するものであり、乾式吸着法では、圧力差を利用して吸着剤を現位置で再生しながら継続的に分離除去を行なう圧力スウィング吸着法や、圧力の代りに熱を利用して現位置で再生する熱スウィング吸着法などが良く知られた方法である。また、湿式吸収法の場合も、使用水量や排水量に制約がある場合などは、蒸気などを用いて二酸化炭素吸収後の液を再生する方式が採用される場合がある。
【０００４】
一方、このような消化ガスには、上述した発電設備に悪影響を及ぼす微量成分が含まれていることが明らかとなっており、消化ガス発電技術が先行している欧米諸国などを中心に対処方法が検討されている。このような微量成分の中でも、特に注目されているのが揮発性の有機ケイ素化合物であり、下水汚泥消化ガスにおいては、シャンプーやリンスに含まれる有機シリコンに起因するシロキサン化合物が数〜数十ｍｇ／ｍ３の濃度で含まれることが知られている。
シロキサン化合物とは、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）を基本骨格としたケイ素化合物であり、シロキサン結合が直鎖状に結合したものや環状に結合したものである。下水汚泥消化ガス中には、このようなシロキサン化合物のうち、シロキサン結合の単位構造が環状に４個結合したオクタメチルシクロテトラシロキサンや、シロキサン結合の単位構造が環状に５個結合したデカメチルシクロペンタシロキサンが比較的高い濃度で含まれている。
【０００５】
シロキサン化合物のような揮発性の有機ケイ素化合物を含む消化ガスなどを燃料として、例えばガスエンジンを駆動して発電すると、ガスエンジン内でシロキサン化合物が燃焼によって固体のシリカ（ＳｉＯ２）に変化する。この固体のシリカが、エンジンの点火プラグに付着して点火不良を起こしたり、シリンダライナやピストンなどの早期磨耗や、吸気弁、排気弁、及びエンジン燃焼室ヘッド全体への付着によりガスエンジンを損傷させる原因になる。同様の障害は、ガスタービン等の他の内燃機関にも発生すると考えられている。
このような問題に対して、ガスエンジン等内燃機関の長期安定運転を達成するために、種々のシキロサン化合物の除去方法が提案されている。例えば、活性炭等の多孔質剤により吸着除去する方法（Ｐｅｔｅ  Ｈ．Ａｉｒ  ａｎｄ  Ｗａｓｔｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ：Ｓｔ  Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，１９９９，Ｆ−９９−３３０等）、溶剤などを用いて湿式吸収する方法、消化ガスを−３０℃程度まで冷却し、凝結させて分離する方法（ドイツ特許公開公報  ＤＥ１９８１０９９３）などが挙げられる。
【０００６】
上述のとおり、消化ガスから二酸化炭素を分離してメタンを濃縮する方法や、消化ガスからシロキサン化合物を除去して精製する方法及び装置は、個々では公知であり既に実用化されている例も多い。
メタン濃縮とシロキサン除去は、それぞれ吸収液を用いた湿式法や吸着剤を用いた乾式法など、方法としては類似の原理で分離除去できるものであるが、二酸化炭素とシロキサンは、もともと消化ガスに含まれる量に大差があり、しかも物性が大きく異なることから、これらを同一の除去媒体で除去することは難しいという問題がある。
【非特許文献１】Ａｉｒ  ａｎｄ  Ｗａｓｔｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ：Ｓｔ  Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，１９９９，Ｆ−９９−３３０
【特許文献１】ドイツ特許公開公報  ＤＥ１９８１０９９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、消化ガスからシロキサン化合物の除去とメタン濃縮とを、長期間安定して行うことができる消化ガスの精製装置と方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が、シロキサン化合物除去部と、その下流側にメタン濃縮部とを有することを特徴とする消化ガスの精製装置としたものである。
前記消化ガスの精製装置において、メタン濃縮部が、二酸化炭素吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置を備え、また、前記シロキサン化合物除去部が、シロキサン化合物吸着剤を充填した充填層を有する吸着装置を備えるか、又は、前記吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置及び／又は熱スウィング吸着装置を備えることができる。
【０００９】
また、本発明では、シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が、上流側に設置されたシロキサン化合物を除去するシロキサン化合物吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置及び／又は熱スウィング吸着装置と、下流側に設置された消化ガス中のメタンを濃縮する二酸化炭素吸着剤を充填した複数の充填層を有し、該充填層を交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置を備え、前記二酸化炭素吸着剤の再生時に発生する二酸化炭素を主成分とする排気ガスを、シロキサン吸着剤再生用のパージガスとして利用するためのパージ管を備えたことを特徴とする消化ガスの精製装置、又は、シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製装置であって、該装置が消化ガス中のメタンを濃縮する二酸化炭素吸着剤を充填した充填層と、該充填層の上流側に設けたシロキサン化合物を除去するシロキサン吸着剤を充填した充填層を、同一の塔内に充填させた充填塔を複数有し、該充填塔内の吸着剤を充填塔ごとに交互に再生するための再生手段を有する圧力スウィング吸着装置とを備えたことを特徴とする消化ガスの精製装置としたものである。
【００１０】
さらに、本発明では、前記シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製方法において、前記消化ガスから、予めシロキサン化合物の除去を行った後に、メタン濃縮を行うことを特徴とする消化ガスの精製方法としたものである。
前記消化ガスの精製方法において、メタン濃縮は、吸着剤を用いた圧力スウィング吸着方式で二酸化炭素を吸着除去して行い、前記シロキサン化合物の除去は、吸着剤による吸着除去で行か、又は、吸着剤を用いた圧力スウィング吸着方式及び／又は熱スウィング吸着方式により行うことができる。
また、本発明では、シロキサン化合物を含有する消化ガスの精製方法において、前記消化ガスから、予めシロキサン化合物の除去を吸着剤を用いて圧力スウィング吸着方式及び／又は熱スウィング吸着方式で行った後に、二酸化炭素を除去するメタン濃縮を吸着剤を用いて圧力スウィング吸着方式で行うと共に、メタン濃縮用の吸着剤の再生時に発生する二酸化炭素を主成分とする排気ガスを、シロキサン化合物を吸着した吸着剤の再生用のパージガスとして利用することを特徴とする消化ガスの精製方法としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の消化ガスの精製装置と方法を用いれば、メタン濃度が高く、かつ、不純物としてシロキサンを含まない、すなわち天然ガス相当もしくはそれに近い組成の利用価値の高い精製ガスを、消化ガスから簡単かつ効率良く得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の消化ガスの精製装置に係る実施の形態を説明する。即ち、発明者らは、消化ガスのエネルギー利用についての種々の調査研究を重ねた結果、特に消化ガス発電設備としてマイクロガスタービンや燃料電池を適用する上で、消化ガス中の微量不純物質であるシロキサン除去とメタン濃縮のための二酸化炭素除去の双方がなされたガスが不可欠であることを見出し、また、近年注目されているシロキサン除去装置では、二酸化炭素除去が困難であり、逆に、従来から知られている二酸化炭素除去装置では、シロキサン除去を行うことが困難であることを、種々の研究の結果明らかにしたことによって、シロキサン除去部とメタン濃縮部からなる消化ガスの精製装置に想到したものである。
【００１３】
さらに、メタン濃縮部の二酸化炭素分離除去剤に対する阻害物質として、従来から良く知られている硫化水素などの硫黄系化合物の他にシロキサン化合物があることを、種々の調査研究の結果突き止め、この知見を基に、単純にこれらの除去装置を組み合わせるのではなく、予めシロキサン化合物を除去しておくことによって、メタン濃縮が長期間安定して行われることを検証し、本発明に至った。さらに、メタン濃縮部から排出される二酸化炭素を主成分とする排気ガスに着目し、これを上流側のシロキサン吸着剤の再生用ガスとして活用できること、シロキサン除去部とメタン濃縮部を直列方向に同一の精製装置内に装着することによって、前記排気ガスを再生ガスとして簡単に有効利用できるコンパクトかつ簡易な装置となることを見出してなされたものである。
【００１４】
本発明において、消化ガスとは、下水処理施設、汚泥再生処理センター、ビール・清涼飲料製造工場、家畜の飼育場等で生じる有機性廃棄物を嫌気性発酵して得られたものであって、メタン以外のガス成分として二酸化炭素とシロキサン化合物を含有しているものである。
シロキサン除去やメタン濃縮のための方法は、種々のものが知られており、湿式法や乾式法など種々の方法を組み合わせて実施することができるが、湿式法は、吸収のための水や薬剤が必要なこと、使用後の廃液処理が必要なこと、一部の吸収液を除いては吸収液の再生再利用が困難なこと、発電設備の中にはガス中の湿分の影響を嫌うものがあるため、精製後のガスを再度除湿する必要があること、一般的に乾式法に比して装置が大型化する等の種々の制約・課題があるため、すべての消化ガス発生施設に適用できるわけではない。本発明では、特にこのような課題をふまえ、検討を重ねた結果、より好適な方法としてシロキサン化合物除去とメタン濃縮を乾式吸着法で行なう方式を採用している。
【００１５】
メタン濃縮のための吸着装置としては、消化ガス中の二酸化炭素濃度が数十パーセントと高いことから、現位置再生型の圧力スウィング方式や熱スウィング方式の装置を用いるのが現実的である。特に、圧力スウィング方式が有利であり既に実績もある。ここで使用する二酸化炭素吸着剤は、従来から一般的に使用されているもので良く、例えばモレキュラーシービングカーボンや有機金属錯体などを用いることができる。
一方、シロキサン除去のための吸着装置としては、消化ガス中のシロキサン濃度が数〜数十ｍｇ／ｍ３と低いことから、吸着量が多いものであれば必ずしも現位置再生型の装置である必要はないが、現位置再生型とすることで、煩雑な吸着剤の交換作業を省略でき、また、装置自体をよりコンパクトなものにすることが可能となる。吸着剤の例としては、活性炭、シリカゲル、ゼオライトやその他の分子吸着剤などが挙げられる。
また、現位置再生型の装置とする場合も吸着剤に制限はないが、吸着性能だけでなく脱着性能も考慮して吸着剤を選定することが望ましい。
【００１６】
メタン濃縮のための乾式吸着装置とシロキサン除去のための乾式吸着装置の双方を、現位置再生型装置として構成する場合は、メタン濃縮装置から排出される二酸化炭素を主成分とする排ガスを、シロキサン除去用吸着剤再生のためのパージガスとして利用すると良い。消化ガスのような可燃性のガスを吸着法で精製する場合の吸着剤の再生では、通常安全面から空気のような酸素を含むガスをパージガスとして用いることができないため、このような場合は、通常、別途窒素などの不活性ガスをパージガスとして用いる必要があるが、上述の形態を採ることにより、これを用いずに装置内から発生する二酸化炭素を主成分とする排ガスを有効利用することができる。
乾式吸着法を採用する上で留意しなければならないことは、消化ガスに含まれる硫化水素と水分の影響であり、これらの成分は、本発明の装置及び方法に少なからず影響を与えることがわかっている。一般的な消化ガス発生施設では、従来行われてきたメタンを余剰ガスとして燃焼させる場合であっても、消化ガス中に高濃度の硫化水素が含有していると亜硫酸ガスの発生など二次公害の原因となるため、脱硫剤や湿式吸収法などで予め硫化水素を除去した後に、ガスホルダ等に一時貯留しているので、脱硫後のメタンガスをシロキサン除去吸着剤再生のためのパージガスに利用すれば良い。
【００１７】
一方、消化ガスには、飽和に近い多量の水分が含まれているが、特別な事情が無い限りガスの除湿は実施していない場合が多い。したがって、水分除去は、シロキサン化合物除去とメタン濃縮を行うにあたり併せて実施することが好ましい。水分除去法としては、シリカゲル、ゼオライトなどの吸着剤を用いた吸着法、圧力や温度を可変できる機械的水分除去法などが挙げられる。
上記のようにして、シロキサンを除去した高濃度メタン含有ガスは、燃料として種々の方法で効率良く利用することができる。例えば、ガスエンジンやガスタービン等の内燃機関を長時間に亘って安定的に駆動して、熱や電気を得ることが可能であるだけでなく、主要成分であるメタン以外の成分が少ないため、効率良く貯蔵することができる。貯蔵に利点があることは、様々な用途、例えば自動車の燃料として活用する場合等においても有利なことであり、本発明は消化ガスの効率的連用をはかる上で極めて重要である。
【００１８】
以下に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の装置の構成の一例を示すフロー構成図であり、乾式吸着法によるシロキサン化合物除去部５と、圧力スウィング方式のメタン濃縮部７からなる。
脱硫・除湿後の消化ガス１は、シロキサン化合物除去部５に導入された後、メタン濃縮部７に導入され、精製ガス２を得る。また、メタン濃縮部７には、ガス管９の他、ガスパージ管１０とこれを介して真空ポンプ１２が接続されており、ガス管９とガスパージ管１０にはガスの通気を切り替えるための切替弁１１、１１’を備えている。この切替弁１１、１１’により、ガスの精製と真空ポンプ１２の減圧作用による二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８の再生が交互に行われる。吸着剤の再生過程では、真空ポンプ１２によって、二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８から脱着された二酸化炭素を主成分とする排気ガス３が、系外に排出される。
【００１９】
図２は、本発明の装置のうち、シロキサン化合物除去部５が加熱されたパージガスを用いた熱スウィング方式、メタン濃縮部７が圧力スウィング方式の場合を示したフロー構成図である。
シロキサン化合物除去部５には、シロキサン吸着剤が充填された充填層６を有し、メタン濃縮部７には、二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８を有している。また、メタン濃縮部７には、ガス管９の他、ガスパージ管１０とこれを介して真空ポンプ１２が接続されており、それぞれのガス管に設置された切替弁１１、１１’を切り替えることにより、ガスの精製と真空ポンプ１２の減圧作用による二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８の再生が交互に行われる。一方、シロキサン化合物除去部５にもガス管９の他、ガスパージ管１４とパージガスを加温するためのヒータ１３が備えられており、それぞれのガス管に設置された切替弁１５、１５’を切り替えることにより、ガスの精製と加熱されたパージガス１４の作用によるシロキサン吸着剤が充填された充填層６の再生が交互に行われる。
【００２０】
図３は、本発明の装置の構成の他の例のフロー構成図であり、シロキサン化合物除去部５が加熱されたパージガスを用いた熱スウィング方式、メタン濃縮部７が圧力スウィング方式の場合を示す。シロキサン化合物除去部５にはシロキサン吸着剤が充填された充填層６を有し、メタン濃縮部７には、二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８を有している。また、メタン濃縮部７には共にガス管９の他、ガスパージ管１０とこれを介して真空ポンプ１２が接続されており、ガス管９とガスパージ管１０には、ガスの通気を切り替えるための切替弁１１、１１’が備えてある。この切替弁１１、１１’により、ガスの精製と真空ポンプ１２の減圧作用による二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８の再生が交互に行われる。真空ポンプ１２によって二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８から脱着された二酸化炭素は、排気ガス３となる。
【００２１】
一方、シロキサン化合物除去部５には、ガス管９の他、メタン濃縮部７から排気されるガスをパージガスとして利用するためのガスパージ管１４とパージガスを加温するためのヒータ１３が備えられており、それぞれのガス管に設置された切替弁１５、１５’を切り替えることにより、ガスの精製とガスパージによるシロキサン吸着剤が充填された充填層６の再生が交互に行われる。本装置では、メタン濃縮部７の二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８を再生する際に発生する二酸化炭素を主成分とする排気ガス３を、シロキサン吸着剤が充填された充填層６の再生用のパージガスとして活用できるため、可燃成分や支燃成分である酸素を含まないパージ用ガスを別途用意して用いる手間と費用が省ける。
【００２２】
図４は、本発明の装置のうち、一つの精製装置にシロキサン除去部５とメタン濃縮部７の双方を備えた構造の精製装置のフロー構成図である。この方式では、二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８を再生する際、二酸化炭素吸着剤が充填された充填層８から脱着する二酸化炭素を主成分とする排気ガスが、そのままシロキサン吸着剤が充填された充填層６に向かってシロキサン吸着剤の再生用のパージ用ガスとして流れるため、別途複雑なパージ管などを設ける必要がなく、コンパクトかつ簡易な装置で二酸化炭素吸着剤とシロキサン吸着剤を同時に再生することができる。
【実施例】
【００２３】
実施例１
図１に示す構造の実験装置を用いて実験した。
メタン５５％、二酸化炭素４５％、オクタメチルシクロテトラシロキサン４．５ｍｇ／ｍ３、デカメチルシクロペンタシロキサン４２ｍｇ／ｍ３を含む脱硫・除湿後の下水汚泥消化ガスを対象とした。実験条件は次のとおりである。
（１）  シロキサン除去部
吸着剤の種類：ガス処理用の活性炭
空塔速度ＳＶ：３６０ｈｒ−１
（２）  メタン濃縮部
吸着剤の種類：細孔径５Åのモレキュラーシービングカーボン
空塔速度ＳＶ：３００ｈｒ−１
再生方式：圧力スウィング吸着方式（減圧再生、切替時間５分）
精製ガスの組成は、メタン９１％、二酸化炭素９％、オクタメチルシクロテトラシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下、デカメチルシクロペンタシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下であり、長期間にわたって安定した処理であった。
【００２４】
比較例１
シロキサン除去部を通さずに運転した以外は、実施例１と同じ条件で実験した。
運転開始当初の精製ガスの組成は、メタン９１％、二酸化炭素９％、オクタメチルシクロテトラシロキサン４．２ｍｇ／ｍ３、デカメチルシクロペンタシロキサン３８ｍｇ／ｍ３以下であり、シロキサンは除去されなかったもののメタン濃縮は可能であった。ただし、約半年間にわたって運転を継続した結果、精製ガスのメタン濃度が徐々に低下しメタン濃縮が不可能になった。
【００２５】
比較例２
メタン濃縮部を通さずに運転した以外は、実施例１と同じ条件で実験した。
運転開始当初の精製ガスの組成は、メタン５５％、二酸化炭素４５％、オクタメチルシロテトラシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下、デカメチルシクロペンタシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下であり、シロキサンは除去されたものの、二酸化炭素は全く除去されなかった。
【００２６】
実施例２
図２に示す構造の実験装置を用いて実験した。
メタン５５％、二酸化炭素４５％、オクタメチルシクロテトラシロキサン４．５ｍｇ／ｍ３、デカメチルシクロペンタシロキサン４２ｍｇ／ｍ３を含む脱硫・除湿後の下水汚泥消化ガスを対象とした。実験条件は次のとおりである。
（１）  シロキサン除去部
吸着剤の種類：ガス処理用の活性炭
空塔速度ＳＶ：３６００ｈｒ−１
再生方式：熱スウィング吸着方式（加熱ガスパージによる減圧再生、切
替時間１２時間）
（２）  メタン濃縮部
吸着剤の種類：細孔径５Åのモレキュラーシービングカーボン
空塔速度ＳＶ：３００ｈｒ−１
再生方式：圧力スウィング吸着方式（減圧再生、切替時間５分）
精製ガスの組成は、メタン９１％、二酸化炭素９％、オクタメチルシクロテトラシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下、デカメチルシクロペンタシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下で、長期間にわたって安定しており実施例１と同等の精製性能を発揮した。しかも、本例では、シロキサン化合物除去部を熱スウィング方式の再生型にしたことにより、実施例１のシロキサン除去部の約１０分の１程度の少量の吸着剤で対応することが可能であった。
【００２７】
実施例３
図３に示す構造の実験装置を用いて実験した。
メタン５５％、二酸化炭素４５％、オクタメチルシクロテトラシロキサン２．６ｍｇ／ｍ３、デカメチルシクロペンタシロキサン３８ｍｇ／ｍ３を含む脱硫・除湿後の下水汚泥消化ガスを対象とした。実験条件は次のとおりである。
（１）  シロキサン除去部
吸着剤の種類：ガス処理用の活性炭
空塔速度ＳＶ：３６００ｈｒ−１
再生方式：熱スウィング吸着方式〔ガスパージ（二酸化炭素吸着剤再生
時に発生する排ガスを加熱したもの）による昇温再生、切替
時間１２時間〕
（２）  メタン濃縮部
吸着剤の種類：細孔径５Åのモレキュラーシービングカーボン
空塔速度ＳＶ：３００ｈｒ−１
再生方式：圧力スウィング吸着方式（減圧再生、切替時間５分）
【００２８】
精製ガスの組成は、メタン９０％、二酸化炭素１０％、オクタメチルシクロテトラシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下、デカメチルシクロペンタシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３以下で、長期間にわたって安定した性能であった。しかも、本例ではシロキサン化合物除去部を熱スウィング方式の再生型にしたことにより、空塔速度ＳＶ３６００ｈｒ−１という極めて高速かつ少量の吸着剤でシロキサンを除去することが可能であった。さらに、シロキサン除去用吸着剤の再生では、二酸化炭素除去用吸着剤の再生時に発生する二酸化炭素主成分の排気ガスをパージガスとして活用したため、別途窒素ガスなどのパージ用ガスを用いる必要がなかった。
【００２９】
実施例４
図４に示す構造の実験装置を用いて実験した。
メタン５５％、二酸化炭素４５％、オクタメチルシクロテトラシロキサン４．０ｍｇ／ｍ３、デカメチルシクロペンタシロキサン２７ｍｇ／ｍ３を含む脱硫・除湿後の下水汚泥消化ガスを対象とした。実験条件は次のとおりである。
（１）  シロキサン除去部
吸着剤の種類：樹脂製吸着剤
空塔速度ＳＶ：６００ｈｒ−１
再生方式：圧力スウィング吸着方式
（２）  メタン濃縮部
吸着剤の種類：細孔径５Åのモレキュラーシービングカーボン
空塔速度ＳＶ：３００ｈｒ−１
再生方式：圧力スウィング吸着方式（減圧再生、切替時間５分）
【００３０】
精製ガスの組成は、メタン９０％、二酸化炭素１０％、オクタメチルシクロテトラシロキサン０．１ｍｇ／ｍ３、デカメチルシクロペンタシロキサン０．１以下〜０．１３ｍｇ／ｍ３で、長期間にわたって安定しており、実施例３と概ね同等の精製性能を発揮した。しかも、本例ではシロキサン化合物除去部とメタン濃縮部を同一の装置内に配置し、圧力スウィング方式によりシロキサン吸着剤と二酸化炭素吸着剤を同時に吸着・再生したため、装置の構造が簡単なだけでなく、運転操作も極めて容易であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の消化ガス精製装置の一例を示したフロー構成図。
【図２】本発明の消化ガス精製装置の他の例を示したフロー構成図。
【図３】本発明の消化ガス精製装置の別の例を示したフロー構成図。
【図４】本発明の消化ガス精製装置の別の例を示したフロー構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１：脱硫・除湿後の消化ガス、２：精製ガス、３：排気ガス、４：ガス圧縮機、５：シロキサン除去部、６：シロキサン吸着剤が充填された充填層、７：メタン濃縮部、８：二酸化炭素吸着剤が充填された充填層、９：ガス管、１０：ガスパージ管、１１、１１’、１５、１５’：切替弁、１２：真空ポンプ、１３：ヒータ、１４：ガスパージ管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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